李紅玉,關(guān)志鵬 ,賴作通,方劉偉 ,王占新
(1.中石化北京化工研究院,北京 100000;2.中石化茂名分公司,廣東 茂名 525000;3.宜興市星光寶億化工有限公司,江蘇 宜興 214200)
煉油廠的含油浮渣污水及全廠污水處理裝置產(chǎn)生的廢液和污泥處理十分困難,給煉油廠環(huán)保工作帶來(lái)巨大壓力。目前,處理浮渣、污泥的主要方法有物理法、化學(xué)法和生物處理法等[1-2],但是由于這些方法處理速度慢、能耗高、成本高以及會(huì)帶來(lái)二次污染等問(wèn)題,制約了其發(fā)展。由于國(guó)家環(huán)保法律法規(guī)要求的更加嚴(yán)格,危廢品的處理價(jià)格也在不斷攀升,尋求一種新的處理浮渣廢液的技術(shù)成為企業(yè)急需解決的問(wèn)題。
與常規(guī)有機(jī)廢棄物處理技術(shù)相比,將污水處理產(chǎn)生的浮渣、污泥等送至氣化磨煤?jiǎn)卧?,與原料煤(焦)經(jīng)磨煤機(jī)一同研磨后,用作氣化原料,再進(jìn)入氣化爐,在純氧、高溫(≥1 200℃)、高壓條件下氣化,不僅可以有效減少污染物的排放,而且其在煤氣化過(guò)程中具有催化效果,可以提高碳轉(zhuǎn)化率,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[3-4],是一種環(huán)保節(jié)約的新技術(shù)、一種新穎盈利模式和資源與生態(tài)和諧的新理念。
中石化茂名分公司(簡(jiǎn)稱茂石化)某氣化裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)能為每小時(shí)生產(chǎn)合成氣60萬(wàn)m3,采用美國(guó)GE公司“非催化部分氧化法”水煤漿氣化技術(shù),由中石化寧波工程公司設(shè)計(jì),于2014年1月23日一次投料成功。
為研究摻配浮渣、污泥制備水煤漿的可行性,宜興市星光寶億化工有限公司(簡(jiǎn)稱星光寶億)利用茂石化提供的浮渣、污泥以及煤樣進(jìn)行了摻配制漿實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)選用茂石化提供的1#浮渣、2#浮渣和凈化污泥、脫水污泥4種危廢產(chǎn)品以及茂石化現(xiàn)用的神優(yōu)煤為原料,考察在同一添加劑用量,不同浮渣和污泥的摻入量情況下,所制備的污泥煤漿的濃度、黏度、流動(dòng)性及穩(wěn)定性,探究制備高濃度、低黏度、流動(dòng)性及穩(wěn)定性好的污泥煤漿的條件。
按照 GB/T 212—2008、GB/T 2566—1998及 GB/T 219—2008測(cè)定煤樣的水分、灰分、揮發(fā)分、可磨性指數(shù)與灰熔融性溫度,測(cè)定結(jié)果列于表1。浮渣中含有大量的細(xì)菌、微生物、有毒有機(jī)物、重金屬(Hg、Pb)等有毒有害物質(zhì),其工藝分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
表1 煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)
由表1可以看出,神優(yōu)煤的內(nèi)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,為2.77%,灰分為8.26%,揮發(fā)分為28.15%,可磨性指數(shù)為62,屬于低變質(zhì)程度煤,成漿性較差。
表2 浮渣工藝分析數(shù)據(jù)
由表2可知,浮渣中石油類、硫化物等易揮發(fā)性物質(zhì)含量較高,會(huì)影響生產(chǎn)區(qū)域的環(huán)境;其COD含量、硬度以及氨氮含量也較高,摻配比例不宜過(guò)高,以免對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生影響。
1.2.1 原料的制備
將原煤破碎至3 mm以下,置于105℃的烘箱內(nèi)烘4 h,利用實(shí)驗(yàn)室小型球磨機(jī),磨制一定的時(shí)間,制得煤粉。將茂石化提供的浮渣、污泥同樣置于105℃的烘箱內(nèi)烘4 h。
1.2.2 水煤漿的制備
采用干磨濕配制漿法制水煤漿,按不同比例,稱取一定質(zhì)量的神優(yōu)煤粉與浮渣、污泥混合,添加劑采用星光寶億生產(chǎn)的水煤漿添加劑(干劑添加量:1.5‰),加入一定量的水,混合后經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?,制得樣品,目測(cè)使煤漿具有一定流動(dòng)性(經(jīng)驗(yàn)值)。
利用NDJ-5S型旋轉(zhuǎn)黏度儀測(cè)定水煤漿的黏度,將煤漿倒入量筒中靜置24 h后,測(cè)量煤漿析水率。
在神優(yōu)煤中加入不同比例的1#和2#濃縮浮渣,所制煤漿的成漿性數(shù)據(jù)列于表3。
表3 神優(yōu)煤摻混1#、2#濃縮浮渣的水煤漿性能指標(biāo)
由表3可知,在1.5‰的水煤漿添加劑添加量下,摻入8%1#濃縮浮渣,可以制備出流動(dòng)性較好,黏度為1 232 mPa·s,質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.25%的水煤漿,在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性,可看出底部有少量軟沉淀,析水率為0.5%;實(shí)驗(yàn)摻入8%2#濃縮浮渣時(shí),可以制備出流動(dòng)性較好,黏度為1 241 mPa·s,質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.26%的水煤漿,在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性,可看出底部有少量軟沉淀,析水率為0.5%。當(dāng)浮渣的摻配比例繼續(xù)增加,所制得相同濃度的水煤漿黏度較高,流動(dòng)性差,不符合工業(yè)要求。
在神優(yōu)煤中加入不同比例的凈化浮渣污泥和脫水浮渣污泥,所制煤漿的成漿性數(shù)據(jù)列于表4。
表4 神優(yōu)煤加入凈化和脫水污泥的水煤漿性能指標(biāo)
由表4可知,隨著凈化污泥和脫水污泥加入比例的增加,制得相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的水煤漿黏度逐漸增高,流動(dòng)性逐漸變差。實(shí)驗(yàn)摻入5%凈化污泥,在1.5‰的添加劑添加量下,可以制備出流動(dòng)性較好,黏度為1 123 mPa·s,質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.16%的水煤漿,在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性,可看出底部有少量軟沉淀,析水率為0.4%;實(shí)驗(yàn)摻入3%脫水污泥,在1.5‰的添加劑添加量下,可以制備出流動(dòng)性較好,黏度為1 238 mPa·s,質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.19%的水煤漿,在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性,可看出底部有少量軟沉淀,析水率為0.2%。
將1#浮渣和脫水污泥按一定比例混合后,加入到神優(yōu)煤中,制備水煤漿,其成漿性數(shù)據(jù)列于表5。
表5 神優(yōu)煤加入1#浮渣和脫水污泥的水煤漿性能指標(biāo)
由表5可知,摻入4%1#浮渣和1%脫水污泥的神優(yōu)煤在1.5‰的添加劑添加量下,可以制備出流動(dòng)性較好,黏度為1 219 mPa·s,質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.20%的水煤漿,在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性,析水率為0.2%。其余配比制備的水煤漿黏度偏大,流動(dòng)性較差,不符合工業(yè)要求。
將2#浮渣和脫水污泥按一定比例混合后,加入到神優(yōu)煤中,制備水煤漿,其成漿性數(shù)據(jù)列于表6。
表6 神優(yōu)煤加入2#浮渣和脫水污泥的水煤漿性能指標(biāo)
由表6可知,摻入4%2#浮渣和1%脫水污泥的神優(yōu)煤在1.5‰的添加劑添加量下,可以制備出流動(dòng)性較好,黏度為1 256 mPa·s,質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.13%的水煤漿,在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性,析水率為0.2%。其余配比制備的水煤漿黏度偏大,流動(dòng)性較差,不符合工業(yè)要求。
將凈化污泥和脫水污泥按一定比例混合后,加入到神優(yōu)煤中,制備水煤漿,其成漿性數(shù)據(jù)列于表7。
由表7可知,摻入3%凈化污泥和1%脫水污泥的神優(yōu)煤在1.5‰的添加劑添加量下,可以制備出流動(dòng)性較好,黏度為1 232 mPa·s,質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.19%的水煤漿,在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性,析水率為0.2%。其余配比制備的水煤漿黏度偏大,流動(dòng)性較差,不符合工業(yè)要求。
表7 神優(yōu)煤加入凈化污泥和脫水污泥的水煤漿性能指標(biāo)
神優(yōu)煤摻配一定比例的煉油廠浮渣、污泥,可以制備出煤漿濃度、黏度、流動(dòng)性及穩(wěn)定性均符合工業(yè)要求的水煤漿。隨著浮渣、污泥摻配比例的增加,水煤漿的黏度逐漸增大,原因是浮渣、污泥中含有較多的油類物質(zhì)和硫化物。
浮渣的摻配量控制在8%以下、凈化污泥的摻配量控制在5%以下、脫水污泥的摻配量控制在3%以下制備的水煤漿性能較好。